(Rechte der dt. Übersetzung bei coralsands, Übersetzung: Evi Weilbach)

Introduction:

Alle Meerwasseraquarianer sind sich darüber bewusst, wie störanfällig ihre Aquarien sind. Eine der üblichen Weisheiten lautet: Katastrophen sind schnell passiert, Erfolg braucht Zeit und Geduld. Die Botschaft ist klar: Wenn etwas schief läuft, zeigen sich die daraus resultierenden Probleme oft recht schnell. Im Bewusstsein des heiklen Gleichgewichts des künstlichen Ökosystems tun die Aquarianer alles in ihrer Macht Stehende, damit ihre schönen und teuren Tiere nicht sterben. Viele Hobbyaquarianer haben Schutzmechanismen gegen Stromausfall, Ausfälle des Equipments, Wasserstandsprobleme und chemisches Ungleichgewicht. Es ist ironisch und bedauernswert, dass diese Sicherheitsmaßnahmen größtenteils vergeblich sind, weil gerade das Leben der Tiere, das der Aquarianer zu schützen versucht, durch den Gebrauch von künstlichem Meerwasser bzw. einer schlechten Rezeptur aufs Spiel gesetzt wird, weil er sie so vergiftet.

Unter professionellen Meeresbiologen, besonders diejenigen, die mit wirbellosen Embryonen arbeiten, wurde der durchschnittliche künstliche Meerwassermix als unzureichender Ersatz für das perfekte Medium zur Aufzucht von Meerestieren, nämlich reines Ozeanwasser, angesehen. Dies gilt besonders für empfindliche Organismen wie Embryos (Strathmann, 1987). Maritime Organismen haben sich in natürlichem Meerwasser entwickelt und natürliche Selektion hat ihren Körperbau ganz speziell an dieses Medium angepasst. Viele dieser Organismen haben Wasser durchlässige Haut und das Wohlergehen des Tieres hängt direkt von der Lösung, in der es sich aufhält, ab. Zwar besteht schon eine gewisse Toleranz gegenüber Abweichungen von der Norm, aber diese Toleranz ist größtenteils eher gering und innerhalb der Grenzen natürlicher Schwankungen (Prosser, 1991).

Meerwasser ist nicht einfach nur eine Lösung von Natriumchlorid und Wasser, sondern ist viel eher eine komplexe und bisher nur unvollständig erfasste Mischung von fast jeder Substanz, die auf der Erde vorkommt. Alles, was flussabwärts gespült wird, findet schließlich seinen Weg in die Weltmeere und wird darin eingeschlossen (Pilson, 1998). Das riesige Volumen der Meere sorgt dafür, dass die Konzentration der meisten Substanzen recht niedrig ist, etwa im Bereich von 1:1 Milliarde oder sogar noch weniger. Die Menge 1 Milliardstel ist sehr gering. Um solch eine winzige Einheit zu verdeutlichen, hilft es, einen Vergleich anzubringen. Das Verhältnis 1 Unze (ca. 28 Gramm):1 Milliarde Unzen kann folgendes Beispiel verdeutlichen: Geht man davon aus, dass ein durchschnittlicher Mensch 150 Pfund (75 kg) wiegt, so entspricht dem Verhältnis 1:1 Milliarde Unzen, wenn einer von 416.667 Menschen einen 1 Unze schweren Brief in der Tasche hat. Und dennoch reagieren Organismen auf Konzentrationen von Substanzen, die noch weit niedriger sind als 1:1 Milliarde. (Anm. d. Übersetzerin: ppb = parts per billion entspricht 1:1 Milliarde, ppm = parts per million entspricht 1:1 : Million.)

Auf elementarer zellulärer Ebene hängt das Leben von einer komplexen Reihe zusammenhängender chemischer Reaktionen ab. Diese Reaktionen werden von Enzymen bestimmt und beeinflusst, deren Eigenschaften durch die chemische Zusammensetzung im Zellinneren bestimmt werden. In Meeresbewohnern hängt diese interne Zellumgebung direkt vom Meerwasser ab, das sie umgibt. Zum Beispiel sind Veränderungen des Salzgehaltes oft direkt verantwortlich für Veränderungen im Zellstoffwechsel. Dies gilt besonders für Metall-Ionen im Meerwasser.

Metall-Ionen entstehen durch Lösung bestimmter Metallsalze im Meerwasser, und sie sind oft sehr wichtig für das Funktionieren von Enzymen. In angemessenen Mengen sorgen verschiedene Metall-Ionen dafür, dass die Enzyme die richtige Form haben und entsprechend funktionieren. Kommen sie jedoch in ungünstigen Konzentrationen vor, können die Metall-Ionen in die Enzymstruktur eingreifen und sie verändern. Diese Veränderungen bereiten den Organismen meistens große Probleme. Die geringen Mengen an Kupfer z. B., die normalerweise im Meerwasser vorkommen, sind absolut notwendig für das korrekte Funktionieren des für die Atmung mitverantwortlichen Pigments Hämocyanin bei Gliederfüßern und Weichtieren. Ein leichter Anstieg der Kupfermenge im Wasser führt jedoch auch zu einem Anstieg des Kupfergehalts in den Zellen der Organismen. Dadurch denaturieren wichtige Enzyme, was schließlich zum Tod der Organismen führt.

Kupfer ist nicht das einzige Metall, dessen Ionen mit dem Zellstoffwechsel interagieren. Diese Eigenschaft kennzeichnet besonders diejenigen Metalle, die man als Schwermetalle bezeichnet, z. B. Kupfer, Quecksilber, Eisen, Blei, Silber, Zink, Vanadium, Nickel und eine ganze Reihe mehr. Die bloße Tödlichkeit dieser Materialien gegenüber allen Lebewesen, einschließlich des Menschen, hat dazu geführt, dass die Einleitungen dieser Substanzen in Flüsse und Ozeane reguliert wird. Vor dem Aufkommen vieler organischer Pestizide waren viele der Pestizide einfach Mischungen verschiedener Kupfer-, Zink-, Arsen und Quecksilbersalze sowie anderer Spurenelemente. In natürlichem Meerwasser kommen diese Substanzen normalerweise in sehr geringen Mengen vor und sind somit harmlos. Erhöht man die Konzentrationen jedoch nur leicht, töten sie die Organismen, die im Wasser vorkommen. (Siehe, z. B. Alutoin, et al., 2001; Breitburg et. al. 1999, Goh and Chou, 1992; Heyward, 1988; Negri and Heyward, 2001; Reichelt-Brushett und Harrison, 1999.)

Im Laufe der letzten Jahre habe ich extrem hohe Konzentrationen von Schwermetallen, die in Aquarien vorkommen, dokumentiert und darüber gemutmaßt, dass diese Stoffe für das Sterben oder die Anfälligkeit von Aquarienorganismen verantwortlich sind (Shimek, 2002 a-e). Viele Schwermetalle werden den Aquarien kontinuierlich übers Futter zugesetzt, worauf man ja nicht verzichten kann (Shimek, 2001). Normalerweise bauen die Organismen Schwermetalle ab, indem sie sie unumkehrbar an Proteine in ihrem Körper binden. Dies hat zur Folge, dass sich die giftigen Stoffe im Tier im Laufe seines Lebens ansammeln. Werden solche Organismen zu Aquarienfutter verarbeitet oder direkt verfüttert, werden hohe Dosen von Schwermetall ins Aquariensystem eingebracht.

Ingenieure bei der Armee haben den Leitspruch: die Lösung für Verschmutzung ist die Auflösung (Verdünnung). Dies gilt auch für natürliche Riffe; die teilweise Auflösung von Futter und Ausscheidungen führt zu deren Verteilung und konsequenterweise auch zur Verringerung der Konzentrationen der potenziell toxischen Schwermetalle. Im Aquarium hingegen können sich die Stoffe nicht verdünnen. Zwar entfernen die Filter schon einen Teil dieser Substanzen, aber dies ist kein sonderlich effizienter Prozess (Shimek, 2002 e). Insbesondere, wenn man bedenkt, dass manche dieser Schwermetalle in extrem hohen Konzentrationen vorkommen.

Dennoch resultieren diese hohen Konzentrationen oft weder aus der Art der Fütterung oder der sinnlosen und gefährlichen Zugabe von Zusätzen, in denen dann Schwermetalle enthalten sind, sondern sind in den Rezepturen der Salzmischungen enthalten (Atkinson und Bingman, 1999). Obwohl die potentielle Giftigkeit dieser Rezepturen kommentiert wurde, gab es keine quantitativen Tests dieser Salzmischungen, um herauszufinden, ob sie wirklich giftig für die Organismen sind. Dieser Artikel wird im folgendem von den ersten Tests dieser Art berichten.

Materialien und Methoden:

Eine Standardmethode, um die Vergiftung von Wasser zu testen, sind Versuchstiere. Ein einfacher Toxizitätstest besteht darin, lebende Organismen in das zu testende Wasser zu setzen und ihre Reaktionen zu notieren. Solche Tests werden seit Jahrzehnten standardmäßig durchgeführt, um den Grad der Vergiftung sowohl in Süßwasser als auch in Salzwasser zu testen. Die Methode, für die ich mich entschieden habe, ist eine Variante des üblichen Tests mit Seeigel-Larven. Es gibt weltweit Hunderte von Varianten dieses Tests, mit Abläufen, die auf das jeweilige Projekt und auch das Versuchstier zugeschnitten sind. Ich habe den Test soweit wie möglich vereinfacht, um komplizierte Laborverfahren zu vermeiden. Dadurch habe ich auf bestimmte Informationen, die man durch den Test erhalten könnte, verzichtet. Ich habe mich eher für die Ja/Nein-Herangehensweise entschieden, indem ich mir folgende Frage stellte:

"Hat das künstlich hergestellte Salzwasser einen Effekt auf die Anzahl der Larven, nachdem sie in diesem im Embryonalstadium ausgesetzt waren?"

Um es kurz zu machen, ich platzierte eine ungefähr gleich große Anzahl von Seeigelembryonen (in einem frühen Stadium) in Bechergläsern in verschiedene Arten von Meerwasser. Nach zwei Tagen zählte ich alle Larven, die sich in den Gläsern entwickelt hatten. Anhand der Anzahl der Larven, die man in den einzelnen Lösungen findet, kann man die Unterschiede der jeweiligen Lösungen beurteilen. Zusätzlich wurde die Anzahl der Larven in der Testlösung mit dem Vorkommen im natürlichen Salzwasser verglichen (Negativkontrolle) sowie mit einer Kupferdichlorid, einem bekannten Gift (Positivkontrolle).

Ich testete folgende Salze: Instant Ocean (der Firma Aquarium System), Bio-Sea Marinemix (von Aqua Craft), Crystal Sea Marinemix - Bioassay Formula (von Marine Enterprises International) und Coralife (von Energy Savers Unlimited). Die Produkte Instant Ocean und Coralife wurden von Foster und Smith gekauft, ein ungeöffnetes Päckchen Bio-Sea Marine Mix wurde von einem Meerwasseraquarianer zur Verfügung gestellt. Der Crystal Sea Marinemix - Bioassay Formula wurde direkt vom Hersteller geliefert. Ich testete überdies das Aquarienwasser von zwei Hobbyaquarianern, die mir jeweils eine Gallone davon geschickt haben. Das Wasser wurde in einem gekauften Kanister, der ursprünglich mit destilliertem Wasser gefüllt war, gesammelt und verschickt; das destillierte Wasser war zuvor weggeschüttet worden und der Kanister mit Wasser aus den Aquarien gefüllt. Da das Aquarienwasser vor dem Beginn der Testreihe eintraf, wurde es bis einen Tag vor dem Test eingefroren. Dann wurde es bei Zimmertemperatur aufgetaut. Beide Hobbyaquarianer benutzen in ihrem Wasser Instant Ocean. Einer der Aquarianer verwendet entionisiertes Wasser mit Umkehrosmose, der andere Trinkwasser. Natürliches Salzwasser wurde von der Firma Catalina Water erworben (1605 Pier D Street, Long Beach, California 90802).

Einen Tag vor Ankunft der Versuchstiere setzte ich die zu testenden Salzmischungen an. Alle im Test verwendeten Behälter wurden mit Säure ausgewaschen und in destilliertem Wasser gut ausgespült und anschließend luftgetrocknet. Die Salze wurden bei einem spezifischen Gewicht von 1,024 sowie einer Temperatur von 23,8 °C (75°F), um dem natürlichen Meerwasser möglichst weit zu entsprechen. Diese Messungen wurden mit einem Hydrometer mit der Referenztemperatur von 15,5°C (60°F) durchgeführt und angepasst, um die Differenz zwischen der gemessenen und der Außentemperatur zu kompensieren. Informationen über die Kalibrierung von Hydrometern finden sie online auf diversen Internetseiten.

Von jeder zu testenden Lösung fertigte ich 11 Proben an. 10 davon wurden, sobald der Test gestartet war, in Ruhe gelassen. Die elfte Probe wurde verwendet, um daran die Veränderung während des Tests zu studieren, falls ich es für nötig halten sollte. Jede Probe bestand aus 150 ml der Testlösung in einem neuen ungebrauchten Plastikbecher. Während des Tests wurden die Becher mit Petrischalen aus Plastik abgedeckt, um Verschmutzung und Verdunstung zu verhindern. Es wurde nicht umgerührt oder Luft zugeführt. Um die Lösungen zu kennzeichnen, wurden alle Becher markiert und sie wurden zufällig auf den Tisch in meinem Labor (Büro) gestellt. Der Test lief bei Zimmertemperatur ab, welche zwischen 22,2 und 27,7 °C schwankte. Das ist zwar etwas wärmer als es optimal wäre, aber es liegt noch im Akzeptanzbereich der Spezies.

Die Versuchtiere waren Arbacia punctulata, Seeigel, die an der Ostküste der USA vorkommen. Ich kaufte 12 Seeigel vom Gulf Specimen Aquarium and Marine Supply (PO Box 237, Panacea, FL32346). Diese wurden mir per Luftpost zugestellt und sofort nach dem Eintreffen verwendet. Ich packte sie aus, setzte sie in ein kleines Aquarium mit natürlichem Meerwasser bei Zimmertemperatur. Das Laichen wurde durch eine Injektion von zwei Millilitern 0,53 M Kaliumchlorid über die Membrane an der Mundöffnung in die tertiäre Leibeshöhle hervorgerufen. Die meisten Tiere begannen sofort mit dem Ablaichen.

Weitere Informationen über Arbacia punctulata und seine Embryonalentwicklung finden sie unter folgendem Link: http://database.mbl.edu/Costello/find.taf?function=BB&ID=78

Abb. 1: Männliches Exemplar von Arbacia punctulata beim Ablaichen. Das Tier ist durch ein Becherglas nach oben gedreht. Die Genitalporen sind auf der dem Mund abgewandten Seite, hier zeigen sie nach unten. Ich würde das Sperma, das sich auf dem Seeigel ansammelt, auswaschen. Die orangefarbenen Eier eines Weibchens, das gerade abgelaicht hat, sind in dem Becher auf der linken Seite zu sehen. Im Hintergrund sieht man Testbecher, die mit Petrischalen abgedeckt sind.

Die Eier wurden eingesammelt, indem ablaichende Seeigel über Becher mit Seewasser umdreht wurden. Sperma wurde durch das Abspülen der Seeigel über Meerwasser mit Hilfe einer Pipette gesammelt. Von den 12 vorbehandelten Seeigeln waren 8 Männchen, 2 Weibchen und 2 laichten nicht ab. Nach dem Ablaichen wurden die Eier durch Umrühren gespült, danach sollten sie sich absetzen und das restliche Wasser wurde vorsichtig abgegossen. Frisches natürliches Seewasser wurde hinzugefügt und das Abspülen wurde drei Mal wiederholt. Die Sperma-Lösungen wurden vermischt, kräftig umgerührt und eine 1:200 Lösung in einem neuem Becher gemischt.

Die Eier wurden mit dem Mikroskop untersucht, um sicherzustellen, dass keine Keimbläschen vorhanden und die Eier gleichmäßig geformt sind. Die Spermien wurden auf ihre Mobilität untersucht. Ein Milliliter der Sperma-Lösung wurde in den Becher mit den Eiern gegeben und mit einer Pipette gründlich umgerührt. Es wurden davon Proben genommen und mikroskopisch untersucht, um nachzuprüfen, ob die Eier befruchtet wurden. War dies der Fall, wurde ungefähr ein Milliliter der Lösung der befruchteten Eier in jede der oben erwähnten Wasserproben gegeben. (Mit dem Ergebnis, dass jede Wasserprobe ca. 50 - 80 befruchtete Seeigeleier enthielt.)

Abb. 2: Ein Ei von Arbacia punctulata vor der Befruchtung.

Diese Spezies entwickelt sich schnell bei Temperaturen, wie sie bei dieser Studie herrschten; nach 48 Stunden hatten die Larven ein frühes Pluteus-Stadium (d. h. 64zellig, also nach 4facher Zellteilung). Dies ist das Stadium, in dem die Seeigel-Larven das erste Mal gefüttert werden. Da ich den Test durch die Fütterung nicht verkomplizieren wollte, endete er in diesem Stadium. Die Proben in den Bechern wurden unter 4facher Vergrößerung untersucht und alle Larven in den verschiedenen Entwicklungsstadien wurden gezählt und dokumentiert. Dies geschah mit allen 10 Proben. Dann wurden die Lösungen und Larven weggeschüttet.

Statistische Analyse:

Die Testergebnisse wurden aufgelistet und eine Eine-Richtungs-Varianzanalyse (ANOVA) wurde durchgeführt. Varianten dieser Analyse machten einen untergeordneten T-Test erforderlich, um eventuelle Unterschiede der Durchschnittswerte der Proben deutlich zu machen. Diese T-Tests bestanden darin, die Anzahl von Embryonen in jeder Testgruppe (die 4 Salzmischungen und die zwei Becken der Hobbyaquarianer) mit der Anzahl von Embryonen, die im natürlichen Meerwasser vorkommen, zu vergleichen. Alle statistischen Tests wurden mit der Software Corel Quattro Pro 8 speadsheet package durchgeführt.

Ergebnisse:

Die Anzahl an Larven, die nach 48 Stunden gefunden wurden, variierte stark (Tabelle 1). Die Proben des künstlichen Meerwassers, das mit Hilfe von Instant Ocean hergestellt wurde, enthielt durchschnittlich 4 Larven pro Probe, während es bei Coralife, im Durchschnitt 7,4 waren. Die Proben des Hobbyaquarianers B enthielten nur eine geringe Anzahl an Larven - 5,1 pro Behälter. Die durchschnittliche Anzahl der Larven aus dem natürlichen Meerwasser, aus Crystal Sea Marinemix - Bioassay Formula und dem BioSea Marinemix war höher - zwischen 35,8 und 41,5 Larven pro Probe. In dem natürlichen Meerwasser, das mit so viel Kupferdichlorid versetzt wurde; dass die Menge gelösten Kupfers mindestens100 ppb war, kamen keine Larven vor.

Diese Eine-Richtung-Varianzanalyse zeigte, dass die Wahrscheinlichkeit, dass alle Proben dieselbe Varianz haben, verschwindend gering ist: P = 9,306 x 10-16 oder grob geschätzt 1:10.000.000.000.000 (Tabelle 2).

Abb. 5: Arbacia-Larve im Pluteus-Stadium in der Kultur bei kleiner Vergrößerung. Die Larven sind die weißen pfeilspitzartigen Strukturen.

Die Durchschnittsanzahl der Larven von jeder Probe wird mit der Anzahl der Larven im Meerwasser verglichen, unter der Anwendung des T-Tests (Tabelle 3). Es war offensichtlich: sowohl bei den Proben mit Instant Ocean und Coralife-Salzmischung als auch beim Wasser des Hobbyaquarianers B betrug die Wahrscheinlichkeit, dass die Resultate denen des natürlichen Meerwasser entsprachen, zwischen 0,00003 und 0,00006 (oder 3 - 6:100.000). Umgekehrt bestand eine 45- und 85%-Chance, dass die Resultate des Crystal Sea Marinemix Bioassay Formula und Bio-Sea Marinemix zur selben Gruppe gehören wie das Meerwasser. Im Allgemeinen legen Biologen fest, dass Proben, die mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 5 % voneinander abweichen (oder anders gesagt: die Proben, deren Wahrscheinlichkeit, dass sie von derselben Population entnommen wurden, kleiner als 1:20 ist) statistisch unterschiedlich sind.

Somit war die Durchschnittsanzahl an Larven, die sich im Wasser mit den Salzmischungen Instant Ocean und Coralife befanden, untereinander statistisch in hohem Maß unterschiedlich und viel niedriger als die Anzahl in den Proben mit Meerwasser. Andererseits war die Durchschnittsanzahl der Larven in den Proben mit Crystal Sea Marinemix Bioassay Formula und Bio-Sea Marinemix nicht signifikant verschieden von denen des Meerwassers.

Die Durchschnittsanzahl von Larven, die sich in beiden Wassermischungen der Hobbyaquarianer befanden, weicht stark von der im Meerwasser ab. Dennoch, zumindest im Fall des Hobbyaquarianers A war die Durchschnittsanzahl an Larven relativ nahe an der im Meerwasser.

Diskussion:

Diese Daten sind eindeutig und verstörend. Sie zeigen, dass Wasser, das mit den künstlichen Salzmischungen versetzt wurde, sich weitaus toxischer auf die Entwicklung der Seeigel-Larven auswirkt - und daraus folgernd auch auf andere Organismen - als die Salzmischungen, die von anderen Herstellern verkauft werden. Ich denke es wäre akzeptabler gewesen, wenn alle Salzmischungen gleich toxisch gewesen wären. Das hieße, dass es kein Hersteller geschafft hätte, eine funktionierende Salzmischung zu produzieren, und wenn dies der Fall wäre, müssten die Hobbyaquarianer lernen, damit zu leben. Oder sie müssten herausfinden, welche Arten der in Frage kommenden Meerwasseraquarientiere toleranter gegenüber solch einer Fehlhaltung wären und es überleben würden. Doch so stellt sich die Situation nicht dar. Vielmehr gibt es mit bestimmten Salzmischungen versetztes Wasser, dessen Auswirkungen viel weniger heftig sind, und in dem die Überlebensrate der Seeigel-Larven viel höher ist als bei anderen. Wenigstens haben die Proben mit geringer Überlebensrate überhaupt überlebende Larven. Aber im Vergleich mit der Anzahl der Embryonen, die im Wasser mit anderen Salzmischungen herangewachsen sind, beträgt die Sterblichkeitsrate der Larven im Wasser, das mit Instant Ocean versetzt ist, 90 % und mit Coralife 80 %. Die Reaktion seitens der Tiere auf Gifte ist eine biologische Funktion und, geht man von einer "normalen" statistischen Verteilung dieser Funktion aus, kann man bei den Larven, die man im Wasser mit diesen Salzmischungen findet, davon ausgehen, dass sie die zähesten der zähen Überlebenskünstler sind. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Sterblichkeit nicht nur auf Larven beschränkt ist und in der Meerwasseraquaristik weit verbreitet sein dürfte. Es gibt keinen Grund, anzunehmen, dass sich die Meerwasseraquarien positiver auswirken als die natürliche Umgebung, wo ähnliche Tierversuche und andere Tests als chemische Analysen das Vorkommen von giftigen Stoffen gezeigt haben.

Abb. 6: Eine zwei Wochen alte Pluteus-Larve von Arbacia punctulata. Ich hielt einige der Larven in den Mischungen von Bio-Sea Marinemix und Crystal Sea Marinemix Bioassay Formula am Leben und fütterte sie mit Phytoplankton, welcher als grüner Fleck in der Mitte des Tieres sichtbar ist. Die zusätzlichen Arme dienen zur Futteraufnahme und Bewegung. In diesem Stadium ist das Tier ca. 1 mm lang. (Für Vergrößerung anklicken)

Natürlich ist es immer möglich, dass diese Daten Zufallstreffer sind - zufällige statistische Ausrutscher in dem sonst wohlgeordneten Universum der Hobbyaquaristik. Es wäre hilfreich, wenn es einen potentiellen, definierenden Faktor geben würde, welcher den Grund für solche Sterblichkeit darstellt. Einen solchen gibt es. Die künstlichen Salzwassermischungen wurden chemisch analysiert und einige ihrer Metallkonzentrationen kamen, verglichen mit Meerwasser, in extrem hohen Dosen vor (s. Tabelle 4). Leider war ich nicht in der Lage, alle Salzmischungen selbst zu testen, aber es gibt unabhängige Studien mit vergleichbaren Daten, besonders bei den beiden Salzmischungen mit dem höchsten Sterblichkeitsrate der Larven. Diese zwei Salzmischungen wurden im Detail im Artikel von Atkinson und Bingman (1999) untersucht. Die Zusammensetzungen der anderen Salzmischungen wurden nicht unabhängig untersucht. Ich musste mich auf die Daten verlassen, die der Hersteller des Crystal Sea Marinemix Bioassay Formula anbietet. Für den Bio-Sea Marinemix verwandte ich die Informationen von einer der Werbebroschüre des Herstellers. Es gibt keinen Grund, die Glaubwürdigkeit der Daten anzuzweifeln. Nichtsdestotrotz, die Verschiedenartigkeit der Quellen für die Daten in Tabelle 4 machen manche Vergleiche unmöglich, andere sind dadurch weitaus weniger "sauber," als sie es ansonsten gewesen wären. Aber so ist das Leben.

Die Konzentrationen in der Tabelle 4 als relative Konzentrationen der Spurenelemente werden in parts per million angegeben, was als sehr niedrig scheint und man gewinnt den Eindruck, die Meerestiere könnten dies akzeptieren. Dies ändert sich, sobald man die Durchschnittswerte mit denen von natürlichem Meerwasser vergleicht. Dieser Vergleich der Daten lässt die Akzeptanz in einem anderen Licht erscheinen (Tabelle 5). Die Daten in Tabelle 5 sind auf ganze Zahlen gerundet, und es ist offensichtlich, dass die bekanntlich toxischen Elemente wie Kadmium, Kupfer, Blei, Nickel, Vanadium und Zink in Instant Ocean 342, 450, 210.000, 213, 97 und 83 mal höher konzentriert vorkommen als die Werte in normalem Meerwasser. Ähnliche Werte findet man im Coralife-Salz. Interessanterweise sind die Werte von Crystal Sea Marinemix Bioassay Formula insgesamt 1, 4, 1.930, 0, 1 und 36 mal höher als Meerwasser. Während bei Instant Ocean und Coralife-Salze die Kupferkonzentration 450 und 700 mal höher als in Meerwasser liegen, ist bei Crystal Sea Marinemix Bioassay Formula nur 4 mal höher. Die beiden Salze für künstliches Meerwasser mit der höchsten Larvensterblichkeit haben dann auch konsequenterweise die hundertfache oder tausendfache Konzentration als die, die in Meerwasser vorkommen. Die Salze mit der besten Überlebensrate hatten Schwermetallkonzentrationen, die schlechtestenfalls ein Drittel und bestenfalls ein Tausendstel von den Konzentrationen der ersten beiden Salzmischungen betrugen.

Mit anderen Worten, es gibt Salze, die das Überleben der Organismen weit besser garantieren, und diese haben eine signifikant niedrigere Schwermetallkonzentrationen als solche Mischungen, deren Konzentrationen in den Werbetexten beschönigend als "wertvolle Spurenelemente" angepriesen werden.

Das Muster der Überlebensrate der Larven in den Positivkontrollen oder die Meerwasserproben, die mit Kupferdichlorid versetzt wurden, zeigen bedeutende Ausfälle in der Larvenentwicklung. Wahrscheinlich durch Kupferkonzentrationen, die zwischen 1 und 10 ppb liegen. Die Anzahl der Larven, die man in Kupferlösungen mit Konzentrationen von 1 ppb oder weniger findet, entspricht im Wesentlichen Meerwasser (um 0,2 ppb) und liegt auch innerhalb des Toleranzbereiches der Meerwasserkontrollproben. Bei 10 ppb entspricht die Larvenanzahl in den mit Kupfer versetzten Kontrollproben denen der Salzmischungen von Instant Ocean und Coralife. Beide Mixe enthalten sehr hohe Kupferkonzentrationen und auch insgesamt höhere Schwermetallkonzentrationen als in der mit Kupfer versetzten Positivkontrolle (Tabelle 4). Überdies sind die im Wasser mit den Salzmischungen gefundenen Metallkonzentrationen weitaus höher als Konzentrationen, die bei anderen Versuchen verwendet wurden und dort eine weitaus höhere Sterblichkeit zur Folge hatten als in dieser Studie. (Siehe z. B. Alutoin et. al. 2001; Breitburg et. al. 1999; Goh und Chou, 1992; Heyward, 1988; Negri und Heyward 2001. Dass überhaupt Larven in diesem Wasser gefunden wurden, zeigt, dass sich eine Art von Entgiftung vollzieht. Dies liegt an einer Reihe von Faktoren: manche sind chemischer Natur, wie z. B. ein chelatbildender Komplex, der der Salzmischung zugesetzt wurde. Es kann auch an einer konkurrierenden Interaktion der beteiligten chemischen Agenzien liegen oder an äußerlichen Faktoren wie den Stoffwechselprodukten der Bakterien oder der Seeigel, welche über die Behälter eingebracht wurden. Obwohl das Wasser, das mit den Salzmischungen hergestellt wurde, giftig ist, ist es weniger giftig als es eigentlich sein sollte. In diesem Fall ist das Ganze weniger als die Summe seiner Teile.

Es gab einige Diskussionen im Internet und auf anderen Plattformen darüber, ob und wie die Giftstoffe im Aquarium abgebaut werden. Die Vorschläge reichen von einer Entgiftung durch die Verbindung mit Huminsäure und Sulfiden bis zu einer Bindung mit Eisenhydroxid. All diese Vorschläge mögen für manche Becken zutreffen, aber sie müssen es nicht prinzipiell. Das Wasser des Hobbyaquarianers B war genauso giftig wie das Wasser, das mit den beiden ungeeigneten Salzmischungen hergestellt wurde. In beiden Mischungen kommen toxische Chemikalien in Konzentrationen vor, die 10.000-fach höher sind als in natürlicher Umgebung, und es sind sicher genug toxische Substanzen im Umlauf. Es ist gut möglich und auch wahrscheinlich, dass manche giftigen Substanzen, wie z. B. Blei, die sich bevorzugt an bestimmte andere Substanzen binden und so schnell aus der Lösung entfernt werden können, während es bei anderen Stoffen nicht so einfach geht. So hat jeder Aquarianer seine eigene "Hexenbrühe" (sprich: sein eigenes Rezept). Manche Becken waren bedeutend toxischer als andere, und die Unterschiede zwischen zwei Becken können an so etwas Trivialem wie dem Vorkommen bestimmter Kieselalgen in einem Becken und deren Fehlen in einem anderen Becken liegen. Diese Algen können ein Nebenprodukt hervorbringen, das ein bestimmtes Metall bindet und so das eine Becken entgiften, während in dem anderen Becken die toxischen Effekte größer sind.

Während die Untersuchung die akute Giftigkeit insbesondere von zwei Salzmischungen offenbart hat, ist es darüber hinaus durchaus möglich, dass das Vorkommen einer bestimmten Chemikalie Langzeitschäden und eine höhere Sterblichkeit verursacht. Dies gilt besonders für den Bio-Sea Marinemix. Obwohl dieses Salz viel niedrigere Konzentrationen als Instant Ocean und Coralife hat, sind die Konzentrationen von manchen Substanzen, besonders von Blei, Silber, Kobalt und Lithium immer noch hoch genug, um besorgniserregend zu sein. Darüber hinaus hatte ich keine guten analytischen Werte für manche der Chemikalien, um deren Konzentrationen sicher bestimmen zu können (Tabelle 4). Nichtsdestotrotz überlebten die Larven in dieser Salzmischung (Bio-Sea Marinemix) gut. Alle diese Substanzen können langfristig Probleme verursachen, aber solche Langzeiteffekte konnten in meiner kurzzeitigen Studie nicht berücksichtigt werden. Es sollte außerdem noch die Giftigkeit von anderen Salzmischungen untersucht werden. Geht man einmal von den schwerwiegenden Erkenntnissen dieser Studie aus, ist es wahrscheinlich, dass die Untersuchungen eher negative als positive Ergebnisse hervorbringen würden.

Dass sich die Wasserqualität der Becken der beiden Hobbyaquarianer unterscheidet, obwohl sie beide dieselbe Salzmischung, nämlich Instant Ocean, benutzten, ging aus dem Vergleich der Daten des frisch mit Instant Ocean angesetzten Wassers hervor. Das Wasser des Hobbyaquarianers B ist für die Larven genauso tödlich wie das frisch mit Instant Ocean angesetzte Wasser. Andererseits ist das Wasser des Hobbyaquarianers A, obwohl nicht so gut wie das Meerwasser und das der gut getesteten Mischungen, viel besser für die Tiere als das frisch mit Instant Ocean angesetzte Wasser. Manche oder all diese Unterschiede sind womöglich ein Produkt der Prozedur des Tests. Das Einfrieren der Proben der Aquarianer hat womöglich die chemische Zusammensetzung verändert. Wenn das Wasser gefriert, werden die Ionen nicht mit eingebunden, und die Salzkonzentration wird höher und höher. Beim Erwärmen geht wieder viel von der Salzausfällung in die Lösung zurück, aber eben nicht alles, besonders Kalziumcarbonat und alles was, mit diesem mit ausgefällt wurde (möglicherweise Kupfer). Es ist unmöglich vorherzusagen, ob das Wasser mehr oder weniger toxisch wird, aber es ist eine mögliche Komplikation. (Gespräch mit R. Holmes-Farley).

Wenn die toxischen Wasser-Salzmischungen im Aquarium nach dem Einbringen entgiftet werden, lässt dies Rückschlüsse auf die Bedeutung von Wasserwechseln zu. Das heißt, dass mit jedem Wasserwechsel neues, potentiell toxisches Wasser hinzugefügt wird. Im Laufe der Zeit würde dieses Wasser dann wieder im Becken entgiftet werden. Doch selbst wenn das Wasser ganz oder teilweise entgiftet werden würde, solch eine Entgiftung braucht Zeit. Die Organismen sind zu diesem Zeitpunkt viel höheren Schwermetallkonzentrationen ausgesetzt als direkt vor dem Hinzufügen frisch angesetzten Wassers.

Ausgewachsene Organismen können die Gifte oft viel effektiver abbauen als die Larven, mit denen im Test gearbeitet wurde. Dennoch, die Schwermetallkontamina-tion und die Vergiftung sind kumulativ und die Organismen, die den toxischen Substanzen ausgesetzt sind, sterben irgendwann, aber das kann Jahre dauern. Regelmäßige Wasserwechsel sind erstrebenswert, wenn man organische toxische Stoffe, die sich im Becken ansammeln, entfernen will. Aber wenn bei jedem Wasserwechsel eine Vielzahl von potentiell giftigen Schwermetallen eingebracht wird, hat dies eine weitere kumulative Vergiftung der im Becken lebenden Organismen zur Folge.

Schlussfolgerungen:

Diese Studie hat gezeigt, dass das künstlich erzeugte Meerwasser unter Verwendung von einigen gängigen, im Handel erhältlichen Salzmischungen für Seeigel-Larven, die hier als Versuchstiere eingesetzt wurden, giftig ist. Solches Wasser hat sehr wahrscheinlich auch auf andere Tiere Auswirkungen. Die Untersuchung zeigte auch, dass mit einigen der Salzmischungen Wasser hergestellt werden kann, in dem sich die Larven ebenso gut entwickeln wie in natürlichem Meerwasser. Der Einsatz solcher "guten" Salzmischungen wirkt sich günstig auf die Gesundheit der Aquarienorganismen aus. Zusammen mit dem Einbringen von Nährstoffen und Spurenelementen (s. Shimek 2002) sollte der Einsatz dieser Salze auf lange Sicht verhindern, dass sich in Meerwasserbecken potentiell giftige Spurenelemente ansammeln.

Beide Salzmischungen mit guter Überlebensrate der Larven werden zu vertretbaren Preisen verkauft. Die Mischung von Crystal Sea Marinemix Bioassay Formula ist normalerweise nicht für Hobbyaquarianer erhältlich, da es für Labors entwickelt und vertrieben wird. Dennoch ist es von zahlreichen Händlern online verfügbar. Die Mischung Crystal Sea Marinemix Bioassay Formula ist im wesentlichen dasselbe wie die Standard- Crystal Sea Marinemix, es unterscheidet sich lediglich in dem Dechlorierer, der im Crystal Sea Marinemix enthalten ist. Standard Crystal Sea Marinemix und Bio-Sea Marinemix sind im Handel erhältlich.

Danksagung:

Meinen Dank an Skip Attix, Eric Bornemann und Dr. Randy Holmes-Farley für ihre Rezensionen und hilfreichen Kommentare zu diesem Artikel. Ich danke auch Mr. Dennis Tagrin von DT's Phytoplankton, der vorschlug, dass ich die Bioassay Salt Formulation versuchen sollte. Danke an Robert Spellman von Marine Enterprises International, dass er mir Crystal Sea Marinemix Bioassay Formula und die analytischen Informationen zum Produkt zur Verfügung stellte. Dank schulde ich auch Lewis J. Wright von der Catalin Water Company, der uns netterweise mit dem Meerwasser, das im Test verwendet wurde, versorgte. Brian Wightman stellte den Bio-Sea Marinemix zur Verfügung. Bill Chamberlain und Dr. Frank Marini versorgten mich netterweise mit Chemikalien, die für diese Untersuchung nötig waren.

Dies ist der Abschluss meiner mehrere Jahre dauernden, aus mehreren Projekten bestehenden Untersuchung der Wasserqualität von Meerwasseraquarien. Besonders bedanken möchte ich mich bei meiner Frau, Roxie Fredrickson, die alle diese Possen ertragen hat und bereit war, einen Teil unsere bescheidenden Finanzen für diese Anstrengung abzuzwacken.

References Cited:

Alutoin, S., J. Boberg, M. Nyström, and M. Tedengren. 2001. Effects of the multiple stressors copper and reduced salinity on the metabolism of the hermatypic coral Porites lutea. Marine Environmental Research 52: 289-299.

Atkinson, M. and C. Bingman. 1999. The Composition of Several Synthetic Seawater
Mixes. March 1999 Aquarium Frontiers On-line.

Breitburg, D. L., J. G. Sanders, C. C. Gilmour, C. A. Hatfield, R. W. Osman, G. F. Riedel, S. P. Seitzinger, and K. G. Sellner. 1999. Variability in responses to nutrients and trace elements and transmission of stressor effects through an estuarine food web. Limnology and Oceanography. 44: 837-863.

Goh, B. P. L. and L. M. Chou. 1992. Effect of low levels of zinc on zooxanthellae cells in culture. Proceedings of the Seventh International Coral Reef Symposium, Guam. Volume 1. 367-372.

Heyward, A. J. 1988. Inhibitory effects of copper and zinc sulphates on fertilization in corals. Proceedings of the Sixth International Coral Reef Symposium, Australia. Volume 2. 299-309.

Negri, A. P. and A. J. Heyward. 2001. Inhibition of coral fertilization and larval metamorphosis by tributyltin and copper. Marine Environment Research. 51:17- 27.

Pilson, M. E. Q. 1998. An Introduction to the Chemistry of the Sea. Prentice-Hall, Inc. Upper Saddle River, NJ. 431 pp.

Prosser, C. L. ed. 1991. Environmental and Metabolic Animal Physiology. Comparative Animal Physiology, 4th ed. Wiley-Liss, Inc. New York, NY. 578 pp.

Reichelt-Brushett, A. J. and P. L. Harrison. 1999. The effect of copper, zinc, and cadmium on fertilization success of gametes from scleractinian reef corals. Marine Pollution Bulletin. 38:182-187.

Shimek, R. L. 2001. Necessary Nutrition, Foods and Supplements, A Preliminary Investigation. Aquarium Fish Magazine. 13: 42-53. Available online at: http://www.animalnetwork.com/fish/data/foods.asp

Shimek, R. L. 2002a. It’s (In) The Water. Reefkeeping.com. Volume 1. Number 1. February, 2002.

Shimek, R. L. 2002b. It’s Still In The Water. Reefkeeping.com. Volume 1. Number 2. March, 2002.

Shimek, R. L. 2002c. What We Put In The Water. Reefkeeping.com Volume. 1. Number 3. April, 2002.

Shimek, R. L. 2002d. Our Coral Reef Aquaria – Our Own Personal Experiments in the Effects of Trace Element Toxicity. Reefkeeping.com. Volume 1. Number 7. August, 2002.

Shimek, R. L. 2002e. Down the Drain, Exports from Reef Aquaria. Reefkeeping.com. Volume 1, Issue 11, December, 2002.

Strathmann, M. F. 1987. Reproduction and Development of Marine Invertebrates of the Northern Pacific Coast. University of Washington Press. Seattle. 670 pp.